激光定尺系統在大圓坯連鑄機上的研究與應用

牛傳峰

摘 要：連鑄機定尺精度嚴重影響著冶煉成本，針對萊鋼大圓坯連鑄機定尺精度較低的問題進行技術改造，將編碼器測量方式改為激光測量方式，提高了定尺精度，取得良好的使用效果。

關鍵詞：激光；定尺；精度

中圖分類號：TG233 文獻標識碼：A

隨著我國連鑄技術裝備的迅速發展，連鑄機定尺的精準度不斷得到人們的重視，精確的定尺不僅可以有效計算產量、防止切廢鋼、提高生產效率，也可以在澆鑄結束時，及時對尾坯進行處理，保障產品質量，減少經濟損失。由于提高定尺精度可以再在不進行任何投資的情況下減少不必要的浪費，快速提高經濟效益，因此得到了眾多鋼鐵企業的關注。

萊鋼大圓坯連鑄機在投產以來，深受定尺精準度低的困擾，雖然通過程序優化取得了一些效果，但仍然存在精度不穩定的情況，大大影響了軋鋼的成材率及鋼水收得率，甚至還會產生廢坯，給生產帶來巨大損失。

一、課題背景

在原系統中，鑄坯的跟蹤及定尺測量采用的是編碼器測量。編碼器安裝在拉矯機的電機上，依靠拉矯機編碼器的計數率變化情況計算出鑄坯行進的距離，并形成鑄坯的總長度，然后根據鑄坯的總長度計算出當前鑄坯的長度，當鑄坯到達定尺長度時，火切機割槍啟動，開始進行鑄坯切割。

該系統主要存在以下兩個問題：

1 定尺精度較低：由于鑄坯偏離輥道中心、鋼坯變形等因素，按照常規的數值計算無法得到的鑄坯長度往往與實際存在一定的差距，從而影響到正常的定尺及切割等工作，大大影響了定尺的精度。

2 無法實現全定尺：由于編碼器安裝在拉矯機上，在鑄坯出拉矯機后，由于沒有了編碼器計量，無法得到當前鑄坯的長度，跟蹤、定尺等無法工作，影響到正常的定尺測量。

在此情況下，對定尺系統進行系統改造、提升系統精度迫在眉睫，采用新型的鑄坯檢測工具勢在必行。

二、系統工作原理

1 采用先進的激光處理技術，在線識別熱鋼坯的長度及切割大車的位置，自動控制火切機定尺切割熱鋼坯，同時與連鑄機PLC進行數據時時交換，檢測、顯示鑄坯運行狀態。

2 系統對遠程接收的激光數據信息進行抗干擾處理運算后，得出正確定尺位置并輸出執行指令，信號輸出單元形成操作信息并轉換為規定格式的電信號，控制執行機構對熱鋼坯進行剪切。

每一流由一個激光進行坯子的測量，激光讀數通過激光服務器發送給激光定尺軟件來控制坯子的預夾和主夾操作，激光的升降由集群限位來采集發送給激光定尺軟件來控制。

激光用來實時采集坯子的長度，將讀數換算成坯子的長度。

三、系統網絡及數據通訊

定尺系統與切割系統采用的以太網通訊，系統之間采用OPC通訊方式。通過OPC通信把激光定尺數據發送到鑄流PLC中，主要信號為激光定尺系統計算的鑄坯生成長度，預夾緊信號和夾緊信號等。

四、系統實現

1 開發激光定尺程序

激光定尺程序主要用于實現對激光數據的處理。計算機將采集到的數據進行處理，使其能正確顯示當前鑄坯的長度，同時由于激光本身存在誤差，因此開發了激光校驗程序，使其能夠正確顯示當前鑄坯的長度。

2 修改切割程序

開澆后，切頭和第一支坯子用拉矯機編碼器進行檢測，此時定尺機處于落到下限位的位置不進行測量。在正常拉鋼過程中，從第二支坯子開始利用激光定尺測量的數據。

對激光定尺計算的鑄坯生成長度和拉矯機編碼器計算的鑄坯生成長度進行比較，如果兩者相差在一定范圍內，在接收到激光定尺發來的預夾緊信號時，對編碼器計算的鑄坯生成長度進行重新校驗，長度值等于鑄坯預夾長度。在接收到激光定尺發來的夾緊信號時，對編碼器計算的鑄坯生成長度進行重新校驗，長度值等于鑄坯定尺長度。如果兩者差別較大，超出了設定范圍，認為激光測距儀表可能發生異常，并在HMI報警顯示激光定尺異常。

五、使用效果

在激光定尺系統投入使用后，定尺誤差由以前的13mm左右提升到5mm左右，連鑄機鋼水收得率得到進一步提高，定尺精確度得到極大程度的提高，對軋鋼的成材率等也得到了很大程度的提高，減少了浪費，同時由于商品的定尺精度得到了提高，也得到了用戶的認可，取得了很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]田燕翔.現代連鑄新工藝、新技術與鑄坯質量控制[M].當代中國音像出版社，2004.

[2]應海金.連鑄切割機監控系統[D].上海交通大學碩士論文，2007.